Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Теоретические аспекты развития умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт 11
1.1. Содержание понятия «креативная карта» и виды креативных карт 11
1.2. Развитие умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт 25
31 40 45
1.3. Психолого-педагогическое обоснование применения креативных карт при обучении химии
1.4. Функционально-дидактическая роль креативных карт в обучении химии ..
Выводы по первой главе
ГЛАВА II. Методическая система развития умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт
2.1. Структурные компоненты методической системы развития умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт и этапы ее реализации
2.2. Методика составления и применения креативных карт, направленная на развитие умственных умений учащихся при обуче нии химии 55
2.3. Рабочая тетрадь «Химия в креативных картах» как элемент учебно-методического комплекса развития умственных умений уча- 73
щихся при обучении химии 81 81 98
Выводы по второй главе .
ГЛАВА III. Эффективность методической системы развития умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт .
3.1. Результативность констатирующего этапа педагогического эксперимента .
3.2. Результативность обучающего этапа педагогического экспе римента
Выводы по третьей главе 104
Заключение 105
Библиография 1
- Развитие умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт
- Функционально-дидактическая роль креативных карт в обучении химии
- Методика составления и применения креативных карт, направленная на развитие умственных умений учащихся при обуче нии химии
- Результативность обучающего этапа педагогического экспе римента
Развитие умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт
В параграфе поставлены задачи: выявить роль и место карт в школьном обучении, раскрыть содержание понятия «креативная карта» на основе анализа психолого-педагогической литературы, выявить виды креативных карт.
Карты известны с древних времен. Путешествуя, люди запоминали примечательные места, своеобразные вехи на своем пути. Это могли быть деревья, отличные от других, приметные камни или другие объекты. Таким образом, мысленно повторяя путь, человек выстраивал в своей памяти определенную схему, «карту» как отражение пространственного расположения, сочетания и взаимосвязи объектов и явлений природы на плоскости.
Все существующие карты условно можно разделить на карты местности и карты, не являющиеся моделями пространства.
Большинству из нас карты местности или географические карты представляются в качестве плоских изображений земной поверхности в уменьшенном виде. Так, словари русского языка В.И.Даля, С.И.Ожегова дают практически одинаковые определения слова: «карта – это чертеж какой-либо части земли, моря, твер 12 ди небесной» [44], «карта – чертеж земной поверхности (или звездного неба)» [123].
Современное многообразие карт представлено следующими видами: общегеографические карты (города, местности, области, страны, мира); карты природных явлений (геофизические, геологические, метеорологические и климатические, синоптические); карты общественных явлений (социально-географические: карты атомных станций, опасных радиационных зон, чрезвычайных ситуаций; карты населения: демографические, этнографо-антропологические и социально-экономические; карты промышленности: карты энергетики, горнодобывающей и обрабатывающей промышленности; карты исторические; карты сельскохозяйственные: карты экономических условий ведения и развития сельского хозяйства, карты объёмов и структуры валовой и товарной продукции; экономико-географические карты: карты экономических районов и территориально-производственных комплексов, экономических центров и узлов, карты транспорта и связи, торговли и финансов; политико-административные: карта военных действий, политическая карта мира, опасные страны мира (конфликты)); карты специальные (учебные, туристские, карты кадастра, авиационные, автодорожные, экологические карты: карта природных и техногенных катаклизмов, карты охраны природы, карта лесов мира, карта пожаров, заповедники на карте) [36; 64; 184]. Данное многообразие обусловлено не только скачком в развитии картографии как науки, но и созданием инновационных материалов для их изготовления, цифровыми и электронными технологиями, ценностью и незаменимостью карт в народнохозяйственных, культурно-образовательных и оборонных областях.
Карты, которые нельзя отнести к картам в классическом понимании этого слова, современные пластиковые карты. Единственная причина, по которой их относят к картам, это наличие плоской поверхности с нанесенной на нее цифробук-венной информацией. К этому виду карт можно причислить карты, выполненные из бумаги, картона, тонкой металлической, пластмассовой пластины: визитные, дисконтные, банковские карты, социальная карта, кредитные, накопительные карты, телефонные, SIM-карты, USIM-карты и мн. др.
Кроме того, форма представления информации в виде карты, как наиболее простая для восприятия и удобная в использовании в плане сосредоточения сведений, достаточно распространена и в других областях деятельности человека. Например, в технике и технологии (карта технического уровня и качества продукции) [40], в статистике (контрольные карты Шухарта [120], электоральная карта избирательного округа [183]) и т.д.
Определенный опыт работы с картами накоплен в работах методистов: С.Г.Шаповаленко, Е.Е.Минченкова, Г.М.Чернобельской, Т.С.Назаровой и других. Средством движения учащихся от незнания к знанию, по мнению С.Г.Шаповаленко, является восприятие ими плоскостных изображений предметов и явлений, к которым относится карта [177, с. 220]. Автор приводит пример инструкционной карты для наблюдения производственного процесса, включающей программу наблюдений, количество времени для наблюдения, инструктивные указания [177, с. 280]. В «Методике обучения химии в 8-9 классах» под редакцией Е.Е.Минченкова, А.С.Корощенко, Л.С.Зазнобина и др. отмечены карточки для самостоятельной работы учащихся с названиями химических элементов, их символами, относительными атомными массами [110, с.65]. Г.М.Чернобельская в «Методике обучения химии в средней школе» описывает бланки-перфокарты, в которых вариант правильного ответа отмечается отверстием, карточки с заданием и упражнениями, имеющими цветовой сигнал, карточки картотеки учителя, облегчающие его ежедневный рутинный труд (учета знаний учащихся, карточки с описанием опыта) [171, с. 119]. Карты-инструкции для практических занятий Т.С.Назаровой являются опорой и планом выполнения задания [117, с. 4; 118].
Для более детального ознакомления с вопросом использования карт в методике и педагогике проводился контент-анализ статей и публикаций журнала «Химия в школе» с 1963 по 2014 гг.
Первый этап контент-анализа позволил выявить совокупность статей по ис 14 следуемой проблематике. На втором этапе изучались вопросы применения карт по различным направлениям, для чего составлялась картотека персоналий, а также список статей, помещенных в журнале. Анализ статей показал распределение применения карт по различным направлениям: общие вопросы применения карт на уроках; вопросы применения карт при изучении конкретных тем; вопросы применения карт на внеклассных занятиях; вопросы применения карт при выполнении самостоятельных работ; вопросы применения карт с целью развития умственных умений учащихся. На третьем этапе определялась доля применения карт в каждом направлении. Для этого из общего числа применяемых в обучении карт выделялась часть, приходящаяся на одно из пяти выделенных направлений.
Функционально-дидактическая роль креативных карт в обучении химии
Рассмотрим некоторые программы более детально. Программа курса химии для 8-9 класса базового уровня основного общего об разования (авторы: Е.Е.Минченков, Т.В.Смирнова, Л.А.Цветков) рассчитана на 136 часов – по два учебных часа в неделю. Предпосылки к развитию умственных умений учащихся просматриваются в темах «Важнейшие химические понятия», включающих строение атома, вещества, расчеты по уравнениям химических ре акций, «Классы неорганических веществ», «Периодический закон и Периодиче ская система химических элементов Д.И.Менделеева». В процессе изучения стро ения вещества, химической связи, типов химических реакций открывается воз можность развивать у учащихся умения выделять главное, анализировать меха низм образования химической связи, систематизировать сведения о веществах – представителях разных классов. Изучение классов неорганических веществ учит сравнивать и классифицировать их, использовать операции анализа и синтеза при объяснении строения веществ, раскрывать причинно-следственные связи между исходными соединениями химических реакций и их продуктами. Тема «Перио дический закон и Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева» позволяет научиться: анализировать строение атомов, выявлять причинно-следственную связь строения и свойства элемента, высказывать сужде ния об общих закономерностях Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева. Реализация программы осуществляется по учебникам: «Химия. 8 класс», «Химия. 9 класс» авторов Е.Е.Минченкова, Л.С.Зазнобиной, Т.В.Смирновой [112;113].
Одна из самых распространенных программ курса химии для 8-11 классов (программа О.С.Габриеляна) построена по концентрической концепции. Особенность программы в задании высокого теоретического уровня и максимального развивающего обучения. Это достигается: в 9 классе выделением основополагающего понятия «химический элемент» и форм его существования (свободные атомы, простые и сложные вещества); в 10 классе наличием причинно-следственных связей между составом, строением, свойствами и применением органических веществ; в 11 классе логикой электронной теории, Периодического закона и системы химических элементов.
Структура курса позволяет в полной мере развивать в обучении операции мышления: анализ и синтез, сравнение и аналогию, систематизацию и обобщение. Курс 8-9 классов рассчитан на 136 ч, по 2 ч в неделю. Курс 10-11 классов рассчитан на 68 ч, по 1 ч в неделю. Реализация программы проводится по учебникам: «Химия: Учебник: 9 класс», «Химия: Учебник: 10 класс», «Химия: Учебник: 11 класс» О.С.Габриэляна [32; 33; 34].
Авторами Н.Е.Кузнецовой, И.М.Титовой, Н.Н.Гара созданы программы базового уровня химии для 8-9 классов, 10-11 классов, рассчитанные на 140 ч (2 ч в неделю) и 70 ч (1 ч в неделю) [140]. В содержании курса 8-9 класса представлены основополагающие химические теоретические знания, включающие сведения о составе и строении веществ, взаимозависимости строения и свойств, синтезе веществ с заданными свойствами, закономерностях химических превращений и способов направления реакций в сторону образования целевого продукта.
В курсе 10 класса изучается органическая химия, базирующаяся на теории строения органических веществ, показывающей явления гомологии и изомерии, объясняющей классификацию и номенклатуру органических соединений. Курс органической химии строится на зависимости свойств веществ от их состава и строения, от вида гетероатомов, функциональных групп, межатомных связей, а также генетических связей между классами органических соединений.
Содержание курса химии 11 класса основывается на электронной теории, Периодическом законе и Периодической системе химических элементов. Данная программа предусматривает формирование у учащихся умений: анализировать взаимосвязь электронного строения атомов и свойств соответствующих им элементов; находить причинно-следственные связи положения элемента в системе и свойств образуемых им веществ, сравнивать сущностные характеристики изучаемых объектов; находить доказательства, давать определения.
Программа реализуется в учебниках: «Химия. 8», «Химия. 9», «Химия. 10» и «Химия. 11» Н.Е.Кузнецовой, И.М.Титовой, Н.Н.Гара [83; 84; 85].
Программа и учебники Р.Г.Ивановой, Л.А.Цветкова для курса химии 8-11 классов основной и средней общеобразовательной школы линейно-концентрическая. Основными задачами обучения химии по данной программе являются: познание зависимости свойств веществ от состава и строения; обусловленность использования веществ их свойствами; определимость свойств любого химического соединения взаимным влиянием атомов образующих его элементов.
В программе 9 класса рассматриваются Периодический закон Д.И.Менделеева в свете учения о строении атомов, строение вещества, неметаллы и общие сведения о наиболее важных органических веществах, в 10 классе – орга-ническая химия, в 11 классе изучаются неметаллы, металлы и общие научные принципы химического производства. Реализация программы проводится по учебникам: «Химия. 8-9» автора Р.Г.Ивановой, «Химия. 10» авторов Р.Г.Ивановой, А.А.Кавериной, «Химия-11» авторов И.Н.Черткова, Р.Г.Ивановой [61; 62; 63].
Проведенный анализ педагогической литературы и программ по химии в различных классах показывает, что для развития умственных умений учащихся при обучении химии в общеобразовательной школе имеются большие резервы, обусловленные полнотой и глубиной химического содержания, последовательностью, логичностью его изложения, высоким теоретическим уровнем. Построение комплекта креативных карт на основе химического содержания, заложенного в программу школьного курса химии, обеспечит системность и последовательность применения карт при обучении химии.
С точки зрения психолого-педагогической науки необходимо остановиться на понятии «креативность», которое входит в ключевое определение исследования, показанном в параграфе 1.1.
Н.Е. Кузнецова считает, что «формирование умственных умений учащихся в современном образовании должно вестись, в том числе, и в креативном формате [78]. Содержание, формируемое самими учащимися в виде их творческой образовательной продукции, одно из условий реформирующегося образования (А.А.Макареня) [104].
Методика составления и применения креативных карт, направленная на развитие умственных умений учащихся при обуче нии химии
Раскроем содержательную сторону условий развития умственных умений учащихся при обучении химии с использованием креативных карт.
В цепочке взаимодействия «ученик – креативная карта» креативные карты становятся активными участниками учебного процесса, обеспечивают наличие обратной связи «ученик – учитель». Взаимодействие «ученик - креативная карта» осуществляется в различных режимах: отработка мыслительных операций, осуществление информационно-поисковой деятельности, обеспечивающей формирование нового знания, контроль результатов усвоения учебного материала, систематизация знаний. Это позволяет ученику самостоятельно выбирать содержание учебной информации сообразно своим предпочтениям и уровню подготовленности. Такая форма работы стимулирует познавательную деятельность, обеспечивает генерирование идей в условиях непринужденной, насыщенной положительными эмоциями обстановке.
Мотивация учащихся к работе с креативными картами строится на организации деятельности по выявлению новых знаний, которая включает: подбор учителем интересных, актуальных тем, тем научно-популярной, экологической, исторической направленности; расширение числа источников информации; установление последовательности поиска, что способствует его осознанному выполнению и развитию самостоятельности; совместная с учащимися дискуссия о результатах поиска на основе равноценности и равноправия позиций каждого участника. Во время работы инициатива принадлежит ученикам, способствует генерированию собственных идей (химических, творческих) по преобразованию карты, развитию ответственности за результат, коммуникации.
Более эффективной, по сравнению с индивидуальной формой деятельности, является работа с креативной картой в команде. При таком виде сотрудничества ученики имеют возможность излагать вслух идеи по созданию и преобразованию креативных карт, вырабатывать на их основе совместные решения. Групповая работа создает условия для предметно-содержательного обмена способами действий, знаниями, осуществления взаимоконтроля и оценивания по креативной карте. Помощь учителя связана с предоставлением ученикам средств, помогающих получить конечный результат (инструкции, ориентирующие, направляющие вопросы, алгоритмы действий).
Рефлексия строится на основе процессов самопознания: создание или обновление карты обладает позитивным действием, помогает собраться, осознать себя и свои умственные умения.
В параграфе рассмотрена модель методической системы, включающая четыре основных компонента: целевой, содержательный, деятельностный, результативный, выделены принципы реализации методической системы: системность, доступность, сотрудничество; условия реализации методической системы: взаимодействие в системе «учащийся – креативная карта», вовлечение учащихся в поисковую деятельность, работа в команде, рефлексия.
Способом реализации методической системы является методика составления и применения креативных карт, особенности, которой раскрыты в следующем параграфе.
В параграфе рассмотрены структурно-логическая схема создания креативных карт, методика применения креативных карт на уроках химии.
Раскроем структурно-логическую схему креативной карты, основанную на использовании наличных и приобретенных мыслительных операций (рисунок 6). Рис. 6. Структурно-логическая схема создания креативных карт
Деятельность по созданию креативной карты можно представить в виде алгоритма: накопление химического материала, осознание, уверенность в необходимости и возможности преобразования материала; формулировка цели создания креативной карты; анализ накопленного по теме химического материала и выявление наиболее значимых компонентов; детализация содержания выделенных компонентов, кодирование в виде символов, ассоциаций, образов; цветовое и шрифтовое выделение ключевых понятий; установление связей между компонентами (логических, ассоциативных; причинно-следственных); расположение компонентов в соответствии с выбранным способом преобразования; возвращение к назначению креативной карты, проверка возможности восстановления материала на ее основе.
Методические аспекты преобразования химического содержания при построе-нии креативных карт связаны с рядом особенностей: применение больших массивов химической информации; возможность составления креативной карты, как учителем, так и учащимся; использование креативных карт применительно к другим дисциплинам. Часть информации излагается для иллюстрации и создания положительных мотивов познавательной деятельности.
Рассмотрим структурно-содержательную характеристику креативных карт разного уровня, выявляющую систему компонентов карты: содержательного, дея-тельностного, поискового.
Креативные карты репродуктивного уровня (рисунок 7) ориентированы на воспроизведение химической информации, изученной классификации, выявленных признаков обобщения и сравнения. На данном этапе при составлении креативных карт учащимся доступны способы установления ассоциативных, логических связей и работа по образцу.
Рис. 7. Структурно-содержательная характеристика креативной карты репродуктивного уровня На данном этапе при составлении креативных карт учащимся доступные способы установления ассоциативных, логических связей и работа по образцу.
Креативные карты продуктивного уровня (рисунок 8) помогают осознать структуру изучаемого содержания, варьировать ею, проводить обобщение, сравнение и классификацию по значительным признакам. Восстановление информации по креативной карте происходит осознанно, на основе мысленно составленного плана. Проблемно-поисковое задание направлено на выработку умений оценивать результат, доказывать верность предположения, занятой позиции, умения преобразовывать карту.
Результативность обучающего этапа педагогического экспе римента
Анализ данных таблицы 13 показал следующее: из всей совокупности учащихся 55 % обладают знаниями, соответствующими репродуктивному уровню развития умственных умений (процентная оценка 32, 36, 45 % и более соответственно для 9, 10, 11 классов); 35 % учащихся – знаниями, соответствующими продуктивному уровню (процентная оценка 51, 60, 68 % и более соответственно для 9, 10, 11 классов), 10 % учащихся знаниями, соответствующими творческому уровню (процентная оценка 72, 80, 86 % и более соответственно для 9, 10, 11 классов).
Для выявления качества личностных характеристик учащихся применялись «Диагностика параметров самостоятельной деятельности учащихся» М.И.Лукьяновой, Н.В.Калининой [101], «Методика выявления коммуникативных склонностей учащихся Р.В.Овчаровой» [124], «Диагностика ответственности подростков» М.А.Осташевой [129].
Показатель выраженности коммуникативности учащихся величиной до 0,55 соответствовал низкому уровню развития умственных умений учащихся; в пределах 0,55-0,75 – среднему; 0,75 и выше – высокому. Уровень проявления самостоя 98 тельности и ответственности оценивался по 3-балльной шкале: низкий, средний, высокий. Динамика индивидуально-личностных характеристик учащихся по этапам реализации методической системы показана в таблице 16 параграфа 3.2.
Данные констатирующего эксперимента и теоретические обоснования, выполненные на основе анализа педагогической, психологической и методической литературы, положены в основу обучающего этапа эксперимента.
Задачей обучающего этапа педагогического эксперимента явилась проверка эффективности предлагаемой методической системы. С этой целью в экспериментальных группах организовывались уроки с использованием креативных карт. В контрольных классах изучение материала шло традиционным путём.
В ходе обучающего этапа эксперимента преследовалась цель: повышение уровня развития умственных умений учащихся, увеличение уровня знаний, самостоятельности, ответственности, коммуникативности.
По итогам обучающего этапа эксперимента получены следующие данные. В контрольных группах наблюдалось повышение уровня развития умственных умений, что подтверждается: снижением числа учащихся, находящихся на репродуктивном уровне развития с 58 до 45 %; увеличением числа учащихся, находящихся на продуктивном уровне развития – с 33 до 44 %; увеличением числа учащихся, находящихся на творческом уровне развития – с 9 до 14 %.
Учащиеся экспериментальных групп приобрели преимущество по сравнению с учащимися контрольных групп. Так, снизилось число учащихся, находящихся на репродуктивном уровне развития с 58 до 32 %; число учащихся продуктивного уровня развития увеличилось – с 33 до 50 %; число учащихся творческого уровня развития увеличилось с 9 до 18 % (рисунок 17). Результаты субтестов АСТУР, полученные на обучающем этапе эксперимента показали повышение уровня развития умственных умений учащихся (рисунок 15).
Увеличение уровня развития умственных умений учащихся подтверждалось результатами теста на анализ, синтез, сравнение, установление причинно-следственных связей, классификацию, обобщение (параграф 3.1).
Для определения уровня знаний в конце каждого этапа реализации методической системы (в конце учебного года 9, 10, 11 классов) проводили итоговую контрольную работу.
Итоговая контрольная работа № 1 включала четыре варианта и содержала задания по темам химии базового уровня за 9 класс.
По результатам итоговой контрольной работы в 9 классе определяли средние значения конечных знаний (Кэ и Кк) в контрольных и экспериментальных группах, рассчитывали средний для обоих видов групп показатель прироста знаний за первый год обучения с введением экспериментального фактора
Эффективность методической системы на начальном этапе ее реализации оценивалась по разности среднего прироста знаний для экспериментальных и контрольных групп: Д = Дэ – Дк = 7,32 – 4,29 = 3,03 %.
В конце 10 класса проводили итоговую контрольную работу № 2 по всему курсу. Рассчитывали прирост знаний и эффективность методической системы на основном этапе реализации. Аналогично обрабатывали данные, полученные после контроля знаний в 11 классах (таблица 14).
В контрольных группах: число учащихся со знаниями, соответствующими ре продуктивному уровню развития умственных умений, снизилось с 55 до 43 %; продуктивному уровню развития – увеличилось с 35 до 45 %, творческому уровню развития – увеличилось с 10 до 12 %. В экспериментальных группах: число учащихся со знаниями, соответствующими репродуктивному уровню развития умственных умений, снизилось с 55 до 30 %; продуктивному уровню развития – увеличилось с 35 до 54 %; творческому уровню развития – увеличилось с 10 до 16 %. Показательной стала количественная оценка химических знаний учащихся, проведенная по результатам общей и качественной успеваемости, накопительного рейтинга (таблица 15).
